可配置的封装传感器模块及其制造方法技术

技术编号:22570655 阅读:44 留言:0更新日期:2019-11-17 10:32
一种指纹传感器模块包括附接有电路元件的指纹传感器组件。指纹传感器组件电连接到具有切口以容纳电路元件的印刷电路板(PCB)基板。整个指纹传感器组件和PCB的至少部分被封装在封装材料中以产生适合于集成到诸如智能电话或其他“物联网”(IOT)电子设备的电子设备内的在结构上坚固的指纹传感器模块。

Configurable packaging sensor module and its manufacturing method

A fingerprint sensor module includes a fingerprint sensor module attached with a circuit element. The fingerprint sensor assembly is electrically connected to a printed circuit board (PCB) substrate having a cut-out to accommodate the circuit elements. The entire fingerprint sensor assembly and at least part of the PCB are encapsulated in the packaging material to produce structurally robust fingerprint sensor modules suitable for integration into electronic devices such as smart phones or other \Internet of things\ (IOT) electronic devices.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可配置的封装传感器模块及其制造方法相关申请的交叉引用本申请根据35U.SC§119(e)要求于2017年1月24日提交的临时专利申请序列号62/449,875的申请日的利益,该申请的公开内容通过引用并入本文。公开领域本公开涉及适合于集成到电子设备(诸如,例如智能电话、计算机(例如膝上型计算机、台式计算机、或平板计算机)和“物联网”(IOT)电子设备)中的在结构上坚固的指纹传感器模块。背景在电子感测市场中,存在用于感测在给定位置处的物体的各种传感器。这样的传感器被配置为感测物体的可检测和/或可测量的特性,以便感测在传感器附近或周围的物体的存在以及正被感测的物体的其他特征和特性。这种“感测特性”可以包括各种可检测的特性,诸如电子特性、电磁特性、超声特性、热特性、光学特性等。最近已经做出努力以将传感器合并到主机设备的薄显示面板中。例如,已经做出努力以通过将低剖面指纹传感器(lowprofilefingerprintsensors)合并到玻璃面板(例如设备的显示器和/或接口面板)中来将该传感器合并到诸如智能电话和计算机(被统称为“主机设备”)的设备中。这种传感器必须是非常薄的和刚性的,使得它们不相对于玻璃面板以不同的方式膨胀或收缩,并且面板甚至在传感器附近也应该具有平滑、连续的外表面。当前的实现方式是复杂的且昂贵的,通常需要精密的硅电路直接放置在主机设备盖的以化学方法减薄或铣削的部分后面。传统方法包括在现代电子设备中使用的以化学方法加强的玻璃下放置的指纹传感器。然而,由于玻璃的厚度和电特性,这些方法通常降低指纹传感器的性能。可选方案是使在传感器的区域中的玻璃局部地变薄。这很难以低成本完成并减弱整个主机设备面板的机械强度。其他方法包括可以集成到主机设备面板的切口中的缠绕式指纹传感器组件。然而,这些设计关于使用工业标准制造工艺来将缠绕式传感器核心集成到低成本模块中的困难有局限性。为了压低成本,存在对可以用成本有效的方式大量制造的指纹传感器组件的需要。理想地,传感器组件应该是可以由设备制造商容易合并到主机设备面板中的“模块”。在许多智能电话设计中,因而得到的被合并的模块成为在主机设备面板上的“按钮”。美国临时申请号62/258,284、62/349,256、和62/374,339、以及美国非临时申请号15/354,426(美国专利申请公开号2017/0147852)“ElectronicSensorSupportedonRigidSubstrate”(其相应公开特此通过引用被并入)描述了覆盖有玻璃盖构件的“缠绕式传感器”设计。这种缠绕式传感器设计包括裹在柔性电路子组件中的刚性基板,柔性电路子组件包括导电迹线、诸如集成电路或专用集成电路(“ASIC”)的电路元件、以及将迹线连接到电路元件的导电互连,所有这些都布置在柔性基板材料上。美国临时申请号62/354,210、美国非临时申请号15/628,003(美国专利申请公开号2017-0372112)“ReinforcementPanelforFingerprintSensorCover”(其公开特此通过引用被并入)描述了覆盖有用陶瓷层加强的玻璃盖构件以增强所安装的传感器组件的坚固性的“缠绕式传感器”设计。美国临时申请号62/382,864、美国非临时申请号15/693,882“MethodofSecuringaFingerprintSensorontoaGlassCoverMemberIncorporatedwithinaGlassCoverofaMobileDevice”(其公开特此通过引用被并入)描述了可用于将在该申请中公开的指纹传感器组件固定到盖面板上的方法。美国临时申请号62/382,884号、美国非临时申请号15/693,817号“MethodofManufacturingaCoverMemberSuitableforaFingerprintSensor”(其公开特此通过引用被并入)描述了制造适合于附接到在该申请中描述的指纹传感器组件的盖面板的方法。概述下面呈现简要的概述,以便提供对本文所述的一些方面的基本理解。本概述并不是所主张的主题的广泛综述。它的目的既不是识别所主张的主题的关键或重要元素,也不是描述其范围。它的唯一目的是以简要的形式呈现一些概念作为稍后呈现的更详细的描述的前序。具有所安装的ASIC的柔性电路子组件缠绕在刚性基板周围并附接到刚性基板以形成缠绕式指纹传感器组件,并且缠绕式指纹传感器组件电连接到具有容纳ASIC的切口的刚性印刷电路板(PCB)基板以形成指纹模块子组件。指纹模块子组件部分地封装在非导电介电材料中,使得缠绕式指纹传感器组件的传感器表面和指纹模块子组件的电触头保持有效地被暴露,以产生适用于集成到电子设备(例如智能电话或其他“物联网”(IOT)电子设备)中的在结构上坚固的指纹传感器模块。在另一个实施例中,描述了用于制造指纹传感器模块的后端过程。该制造过程是大批量制造过程,其采用一个或更多个单独的缠绕式指纹传感器组件,将每个缠绕式指纹传感器组件附接到PCB面板,将盖面板附接到每个指纹传感器子组件的感测表面上,封装每个完整组件,且然后单体化每个被封装的组件以产生单独的指纹传感器模块。该制造过程使指纹传感器模块的大面板能够同时被生产,并被分成单独的指纹传感器模块以提高成本效率和制造速度。此外,该制造过程允许仅以最小的工具改变来制造不同形状的模块。在参考附图考虑下面的描述和所附权利要求时,本公开的主题的其他特征和特性、以及操作方法、结构的相关元件的功能和部件的组合、以及制造的经济性将变得更加明显,该描述、权利要求和附图都形成本说明书的一部分,其中相似的参考数字表示在各个附图中的相对应的部件。附图简述被纳入本文中并形成说明书的一部分的附图图示了本公开主题的各种实施例。在附图中,相似的参考数字指示相同的或在功能上相似的元件。图1是包括缠绕在刚性基板周围并固定到刚性基板的柔性电路子组件的缠绕式指纹传感器组件的底部透视图。图2是缠绕式指纹传感器组件和指纹传感器叠层的PCB的分解透视图。图3是包括缠绕式指纹传感器组件、PCB、和盖面板的指纹传感器叠层的分解顶部透视图。图4为指纹传感器叠层的分解底部透视图。图5是附接到缠绕式指纹传感器组件以形成指纹传感器叠层的PCB的底部透视图。图6是包括缠绕式指纹传感器组件、PCB、和盖面板的指纹传感器叠层的顶部透视图。图7A-7B示出了缠绕式指纹传感器组件,每个缠绕式指纹传感器组件在尺寸和形状上被定制成不同的包装形状因子。图7C是示出叠加在PCB上的缠绕式指纹传感器组件的顶部平面图。图8A-8B是示出叠加在按钮轮廓上的缠绕式指纹传感器组件的成像区域的顶部平面图。图8C是具有叠加在包装形状因子上的斜削角的缠绕式指纹传感器组件的顶部平面图。图8D是被配置为容纳具有斜削角的刚性基板的柔性基板的顶部平面图。图9A-9B是分别示出包括被封装在封装材料中的指纹传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器模块,包括:/n指纹传感器组件,所述指纹传感器组件具有第一表面和第二表面,其中,集成电路被布置在所述第一表面上,并且所述第二表面包括感测表面;/n印刷电路板(PCB),所述印刷电路板具有顶表面和底表面,其中,所述指纹传感器组件的所述第一表面附接到所述印刷电路板的顶表面,其中,所述印刷电路板具有在所述印刷电路板中形成的切口以接纳所述指纹传感器组件的一部分,并且其中,所述印刷电路板的外周边尺寸大于所述指纹传感器组件的外周边尺寸,从而在所述指纹传感器组件的边和所述印刷电路板的边之间形成周边空隙;以及/n封装材料,所述封装材料在所述指纹传感器组件的边和所述印刷电路板的边之间的所述周边空隙内并且部分地封装所述指纹传感器组件和所述PCB基板,其中,所述封装材料不覆盖所述指纹传感器组件的感测表面和所述PCB基板的底表面。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170124 US 62/449,8751.一种传感器模块,包括:
指纹传感器组件,所述指纹传感器组件具有第一表面和第二表面,其中,集成电路被布置在所述第一表面上,并且所述第二表面包括感测表面;
印刷电路板(PCB),所述印刷电路板具有顶表面和底表面,其中,所述指纹传感器组件的所述第一表面附接到所述印刷电路板的顶表面,其中,所述印刷电路板具有在所述印刷电路板中形成的切口以接纳所述指纹传感器组件的一部分,并且其中,所述印刷电路板的外周边尺寸大于所述指纹传感器组件的外周边尺寸,从而在所述指纹传感器组件的边和所述印刷电路板的边之间形成周边空隙;以及
封装材料,所述封装材料在所述指纹传感器组件的边和所述印刷电路板的边之间的所述周边空隙内并且部分地封装所述指纹传感器组件和所述PCB基板,其中,所述封装材料不覆盖所述指纹传感器组件的感测表面和所述PCB基板的底表面。


2.根据权利要求1所述的传感器模块,其中,所述PCB是刚性的。


3.根据权利要求1或2所述的传感器模块,其中,所述封装材料包括非导电介电材料。


4.根据权利要求1至3中的任一项所述的传感器模块,其中,所述封装材料填充所述周边空隙至所述印刷电路板的边。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的传感器模块,其中,所述封装材料形成具有在第一维度上的第一长度和在垂直于所述第一维度的第二维度上的第一宽度的包装形状,并且其中,所述包装形状包括两个直的和平行的侧面,每个侧面具有在所述第一维度上的第二长度并且在所述第二维度上间隔开所述第一宽度,并且其中,所述指纹传感器组件具有矩形形状,所述矩形形状具有在所述第一维度上的小于所述第一长度且大于所述第二长度的第三长度并且具有在所述第二维度上的小于所述第一宽度的宽度。


6.根据权利要求5所述的传感器模块,其中,所述指纹传感器组件包括多个导电驱动线和与所述驱动线重叠的多个导电拾取线,其中,所述驱动线中的每个驱动线大体上平行于彼此,所述拾取线中的每个拾取线大体上平行于彼此,所述拾取线横向于所述驱动线被定向,并且所述拾取线通过介电材料层与所述驱动线间隔开,并且其中,所述驱动线被定向在所述第一维度上,且所述拾取线被定向在所述第二维度上。


7.根据权利要求1至6中的任一项所述的传感器模块,其中,所述指纹传感器组件包括缠绕式指纹传感器组件,所述缠绕式指纹传感器组件包括至少部分地缠绕在刚性基板周围的柔性电路子组件,其中,所述刚性基板包括具有连续平坦相对的表面的电介质核心。


8.根据权利要求1至7中的任一项所述的传感器模块,其中,所述指纹传感器组件包括在所述第一表面的一个或更多个边上的互连焊盘。


9.根据权利要求1至8中的任一项所述的传感器模块,其中,所述指纹传感器组件包括一个或更多个斜削角。


10.根据权利要求1至9中的任一项所述的传感器模块,其中,所述印刷电路板的外周边尺寸实质上与主机设备的包装形状的外周边尺寸相同。


11.根据权利要求1至9中的任一项所述的传感器模块,其中,所述印刷电路板的外周边尺寸大于主机设备的包装形状的外周边尺寸。


12.根据权利要求1至11中的任一项所述的传感器模块,还包括附接在所述缠绕式指纹传感器组件的感测表面上方的盖面板。


13.根据权利要求12所述的传感器模块,其中,所述盖面板的外周边尺寸实质上与主机设备的包装形状的外周边尺寸相同。


14.根据权利要求10或11所述的传感器模块,其中,所述主机设备的包装形状对应于插入所述主机设备的盖面板中的物理按钮的周界。


15.根据权利要求10或11所述的传感器模块,其中,所述主机设备的包装形状对应于所述主机设备的盖面板的专用于指纹感测的区域的形状。


16.根据权利要求1至15中的任一项所述的传感器模块,其中,所述印刷电路板包括两个或更多个电路层。


17.根据权利要求1至16中的任一项所述的传感器模块,其中,所述印刷电路板的顶表面包括附接到所述指纹传感器组件的连接器焊盘。


18.根据权利要求1至17中的任一项所述的传感器模块,还包括附接到所述印刷电路板的表面的一个或更多个无源部件,使得所述一个或更多个无源部件不干扰在所述印刷电路板和所述指纹传感器组件之间的附接。


19.根据权利要求12或13所述的传感器模块,还包括附接到所述印刷电路板的表面的一个或更多个无源部件,使得所述一个或更多个无源部件不干扰在所述印刷电路板和所述指纹传感器组件之间的附接,并且其中,所述一个或更多个无源部件附接到所述印刷电路板的顶表面,使得所述多个无源部件被定位于所述印刷电路板和所述盖面板之间。


20.根据权利要求18或19中的任一项所述的传感器模块,其中,所述一个或更多个无源部件附接到所述印刷电路板的表面,使得所述多个无源部件被定位于所述主机设备的包装形状的外周边尺寸内。


21.根据权利要求18至20中的任一项所述的传感器模块,其中,所述一个或更多个无源部件附接到所述印刷电路板的两个表面。


22.根据权利要求18至21中的任一项所述的传感器模块,其中,所述一个或更多个无源部件包括电容器和电感器中的至少一者。


23.根据权利要求1至22中的任一项所述的传感器模块,其中,所述印刷电路板包括在所述印刷电路板的底表面上的球栅阵列(“BGA”)组装焊盘以允许所述传感器模块与主机设备互连。


24.根据权利要求1至22中的任一项所述的传感器模块,其中,所述印刷电路板包括在所述印刷电路板的底表面上的连接盘网格阵列(“LGA”)组装焊盘以允许所述传感器模块与主机设备互连。


25.根据权利要求12或13所述的传感器模块,其中,所述盖面板由玻璃、陶瓷、复合聚合物材料、或氧化锆制成。


26.根据权利要求1至25中的任一项所述的传感器模块,其中,所述非导电介电材料包括液晶聚合物或环氧树脂。


27.根据权利要求1至26中的任一项所述的传感器模块,其中,所述指纹传感器组件的所述第一表面和第二表面彼此相对。


28.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:佛瑞德·G·班克利三世大卫·N·莱特大卫·约瑟夫·若弗鲁瓦马西莫·欧金尼奥·拉韦利
申请(专利权)人:艾戴克斯公司
类型:发明
国别省市:挪威;NO

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